COORDINADOR: ING. ARTURO REYNA GALINDO EXPOSITORES: ING. DIANA GALINDO
M. EN I. MIRIAM TÉLLEZ B. ING. DAVID PADILLA G.
' M. EN I. ENRIQUE A. HERNANDEZ R.
PALACIO DE MINERÍA: JUNIO 2004
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TEMARIO
1. Introducción ·1.1 Orígenes y desarrollo 1.2 Concepto de Ingeniería de Transito, alcances 2. El vehículo, el usuario y el cammo 2.1 Generalidades del usuario. reacciones fis1cas y psicológicas 2.2 Distancia para detener un vehículo 2. 3 Características del veh iculo de proyecto
. 2 4 Radio y peralte de curvas 2.5 Clasificación de la red vial 2.6 Partes integrantes del cam1no 2 7 Especificaciones de la sección transversal y el alineamiento 3. Dispositivos para el control del transito 3.1 Clasificación de los dispositivos de control 3.2 Requisitos 3.3 Tipos de señales (clasificación) 4 Proyecto de señalamiento tipo 4.1 Ejemplo de proyecto de señalamiento 5 Características del transito 5.1 Conceptos fundamentales 5.2 Características del volumen 5.3 Características de la velocidad 5.4 Relación velocidad-flujo-densidad 6. Analisis de capacidad y nivel de servicio 6.1 Analisis de los elementos del Manual de Capacidad de carreteras 7. Factores que afectan la capacidad y el nivel de servicio 7.1 Ejemplos de aplicación 8. Educación vial y accidentes 9 Sistemas de cómputo para la solución de problemas de transporte 1 O. Evaluación técnico económica de proyectos de transporte
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1. INTRODUCCION
Deb1do a la necesidad de traslado que tenemos las personas y al crecimiento de las c1udades. la construcción de calles y carreteras que permitieran la comunicación fue 1nev1table Sin embargo. el crec1m1ento del parque automotor. particular y públiCO, trajo consigo numerosos problemas de t1po operacional que Incrementaron los accidentes· y las congest1ones en las Ciudades Por esta razón nació la 1ngen1ería de transporte. la cual se define como la apl1cacíón de los prínc1píos tecnológicos y Científicos a la planeación, al proyecto func1ona1. a la operación y a la admmistración de las diversas partes de cualqwer modo de transporte. con el fin de proveer la mov1l1zac1ón de personas y mercancías de una manera segura. rapida. confortable. económica y compatible en el medio ambiente.
El sistema de transporte urbano se refiere a todos los componentes de la oferta y demanda de transporte en una Ciudad. Por lo tanto. este sistema mcluye a la infraestructura VIal y de transporte. así como a los med1os de transporte disponibles y a los diversos tipos de usuario. Así mismo. el concepto de SIStema de transporte urbano es Integral y abarca todas las act1v1dades de transporte realizadas en vehículos particulares y públicos.
1.1 Orígenes y desarrollo
Las mvestígac1ones antropológicas en restos humanos y vestigios de antiguos asentamientos urbanos. demuestran que el ser humano ex1ste sobre la Tierra cuando menos hace unos 100.000 años
Grac1as a los descubnm1entos de vest1g1os dejados por grupos primitivos. principalmente en los valles de algunos ríos del mundo como el Nilo. el Eufrates y el Ganges, se sabe ahora que aproximadamente hace unos 10.000 años el hombre llegó a conocer la agncultura e míc1o su v1da sedentana. abandonando el nomadismo; y que. sin embargo, las ant1guas CIVII1zac1ones florec1eron hace apenas unos 6.000 años.
Tamb1en grac1as a la Antropolog1a sabemos que con la iñvención de la rueda en Mesopotam1a (Asia Menor). hace unos 5.000 años. se ongínó la necesidad de construir superf1c1es de rodam1ento que permit1eran la c1rculac1ón del entonces incipiente transito. Lo antenor se supone debido a que en la Tumba de la Reina en las minas de la ciudad de Ur. Mesopotam1a. fundada 3.000 A C . se encontraron carretas de cuatro ruedas(hace cinco mil años)
Debemos considerar que en la ant1guedad cuando no se tenia conciencia del fenómeno urbano. la población se asentaba buscando las mejores condiciones para su actividad. De manera que si se ded1caba al comerc1o. lo hacia cerca de las rutas de comunicación o en las puertas de acceso de una fort1f1cacíón para vender sus productos, y si su actividad precisaba agua se ubicaba junto al rio. A med1da que la humanidad evolucionó, se fue extendiendo el concepto de c1udad como hoy lo entendemos: Una organización humana con serviCIOS. act1v1dades comunes. ademas de una administración y organización polit1ca que ha vanado con el paso del t1empo
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En aquella época. dos grandes pueblos -As1nos y Egipcios- miciaron el desarrollo de sus cam1nos Los ind1cios de los pnmeros cammos, señalan la existencia de una ruta entre As1a y Egipto. Los cartag1neses, se sabe. construyeron un sistema de caminos de piedra a lo largo de la costa sur del Mediterráneo. 500 años A. C. Los etruscos (830-350 años A. C.) construyeron cammos antes de la fundación de Roma. El h1stonador gnego Heródoto (484-425 A. e ) menciona que los caminos de piedra más antiguos fueron construidos por el rey Keops de Eg1pto. para proporcionar una superficie de rodamiento de transporte de las 1nmensas p1edras destmadas a la construcción de las pirámides.
' Más tarde. pnmero Grecia y después Roma mtensificaron la planeación de las metrópolis. Para poblar rápidamente su impeno. los romanos tuvieron que idear un sistema fácil de construir ciudades. y aplicaron la estructura de su campamento. La cuadricula se
. transformó asi en un modelo de urbe romana. Este diseño "Tuvo tanto éxito- dice Ángel LUIS Fernández. d1rector de la Escuela de ArqUitectura de la Universidad Europea- que las
·: . CIUdades se han seguido construyendo a si hasta nuestros di as, como ocurrió con las poblaciones de colomzac1ón española y los ensanches del siglo XIX. El sistema de la retícula s1empre ha funcionado muy bien. y probablemente no se ha encontrado otro que
·dé mejores resultados para la calidad del espacio urbano." JuiciO que, como se verá más adelante se ha modificado en las últ1mas dos décadas en el diseño de nuevas ciudades.
Es con el lmpeno Romano cuando aparecen los primeros caminos construidos Científicamente De hecho la famosa Via Appia. en la Ciudad de Roma a Hidruntum, cuya construcción fue miciada por App1us Claud1us en el año 312 A. C .. es un ejemplo de las características que entonces se dieron a las vias de comunicación imcio cientif1co en la construcc1ón de caminos La razón de su preocupación y adelantos en la construcción de cam1nos se debe a la comunicacion que debían tener en su vasto imperio que iba desde España hasta Asia Menor. Investigaciones antropológicas permiten saber que los Romanos llegaron a construir 8.000 carreteras y 300.000 caminos y que estos tenian tal d1seño que debían perm1t1r el tráns1to de sus tropas y el adelanto sistema de correo que comunicaba a todas las regiones del imperio
Por otra parte culturas ant1guas de Aménca. entre ellas la Maya en el sur de nuestro pais y al norte de Centro América: la cultura Tolteca. que se estableció en la Meseta Central de México. por el año 752 O C . la Azteca. que fundó la c1udad de Tenochtitlán que impacto a sus conqUistadores europeos por el diseño y amplitud de sus calles en el s1glo XIV D.C.,
"· •:asi como la cultura Inca. en el Perú. dejaron huellas de una avanzada técnica en la construcción de cammos. Siendo notables los llamados caminos blancos de los mayas. ·Estos últimos. formados con terraplenes de uno y dos metros de evolución, que eran cubiertos con una superficie de p1edra caliza. vestig1os que aún se observan en Yucatán.
Los Incas. realizaron verdaderas obras de ingemeria para construir sus caminos por las enormes dificultades que planteaba la accidentada topografía de su terreno, que aún cuando no estaba destmado al tránsito de vehículos, denotaban un movimiento 1m portante. Nuestros antepasados los Aztecas extendieron su dominio por la mayor parte del actual terntono del pais. grac1as a los caminos transitados por comerciantes y mensajeros La crónicas españolas de la época de la conquista hacen referencia a las características urbanas de la capital Azteca situada en una isla al centro de un lago con grandes calzadas que la comumcaban con tierra firme y que contaban con puentes levad1zos para permitir el constante tráns1to de embarcaciones.
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En Europa la Edad Media puede cons1derarse la época urbanist1ca más fértil. Fruto del comerCIO y del crecimiento demográfico. en el siglo XII se produ¡o un gran desarrollo, en el que nacieron miles de ciudades en toda Europa. que crecieron espontáneamente alrededor de castillos, murallas o catedrales. La poblac1ón se agrupaba en torno a un centro. por profesiones. originando calles y barrios grem1ales que aún se ven en los cascos antiguos de muchas urbes.
1.1. 1 La evolución del transporte.
La evoluc1ón que la human1dad presenta en los d1stmtos ámbitos de su histona ha estado fuertemente vmculada con el tránsito. los cam1nos y los diversos mecanismos utilizados como medios de transporte y que en la actualidad conocemos como vehículo En la época del Imperio Romano en los tres primeros siglos de nuestra era, éste fue un factor determmante para la comun1cación y e¡ercic1o del dommio romano que se mantuvo desde la Península Ibérica hasta China.
En los siglos IV. V y VI. se suceden hechos que prop1cian el declive del impeno romano, con ello la desapanción de la extensa red de cam1nos que lo comunicaban, y en el s1glo VIl el s1stema feudal genera la reducción de la población y de los v1ajes entre los distintos feudos o remos que sobreviven casi aislados entre si. La rutas impenales son abandonadas. y no es smo al final de ese siglo y el siguiente cuando un incipiente comerc1o vuelve a extenderse a través de rutas terrestres. precedido del tránsito de pueblos invasores como los vikmgos. desde el norte. y los sarracenos. del sur.
Hasta el siglo IX la economía feudal. las guerras civiles y las invasiones, incluyendo la de los turcos. contrarrestan los esfuerzos por extender el comercio y conservar las rutas terrestres. En el s1glo X. ya en la Edad Med1a se registra un Incremento de la población y el comercio. lo cual genera un mayor tránsito. principalmente de pueblos como los v1k1ngos. los mercaderes de Venec1a y el cada vez mayor contacto con los pueblos de Onente Otras actividades como las Cruzadas. que pnncipian en el siglo XI. contribuyen en buena med1da a la apertura de nuevos caminos e incremento de los v1ajes. Las Ciudades europeas en el s1glo XII van incrementar su población, en muchos casos están vmculadas estrechamente al comercio. su trazo es básicamente el de calles angostas agrupadas segun una cuadricula geométnca. aumentando el tránsito en los mal
. conservados cammos Este trazo y d1seño. que se atribuye a Hipodamo de Milete y data de varios siglos antes de la Era Cnst1ana. se apliCó en las CIUdades griegas en Asia, como la c1udad de Milete que al ser reconstru1da en el año 479 A C., se basaba en el tablero de a¡edrez
La mayoría de las c1udades europeas salvo Paris y algunas ciudades italianas, muestran graves deteneros de sus calles. En algunos casos se pav1mentan las vias princ1pales más próx1mas al centro de la Ciudad pero. en general, no existen programas de manten1m1ento En el s1glo XIV el aumento del transporte y del tránsito llega a un máximo y. a la vez. se imcia una ráp1da reducción debido a la erosión social y económ1ca que mina la cimentac1ón de la sociedad feudal
Entre los factores que contnbuyen a reducir el uso y tránsito de los caminos, podemos menc1onar la escasa o nula proteccion a los via¡eros. la multiplicación de los asaltantes, la gran peste en la región ( 1348-50) y la invas1ón de los turcos, en la parte sudorienta) de Europa Al concluir la guerra de los 100 años entre Inglaterra y Francia, en el siglo XV, la población y el transito vuelve a incrementarse. Para el siglo XVI la población de Europa se
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duplica, surg1endo los pnmeros mapas de caminos y vuelve a aparecer el uso de vehículos. los que habían s1do desplazados por el caballo y las bestias de carga, influyendo en la v1da económica del continente Europeo Los españoles imcian la construcción de nuevas rutas en el rec1én descubierto contmente Amencano con el fin de extender su colonización y explotación de recursos en la Nueva España.
Durante los siglos XVI y XVII se manifiesta un auge en el uso de vehículos lirados por an1males y aunque los gob1ernos locales y las naciones no son fuertes. sus cammos incluso se incrementan. El iniCIO de la revolución industrial impulsa su uso. En el cont1nente amencano la carreta es introducida en el s1glo XVI por el español Sebastián de Aparicio, qu1en construyó la primera carretera del Nuevo Mundo, entre México y Veracruz. aproximadamente entre los años 1540 y 1550. Más tarde el mismo personaje construyó la carretera México-Zacatecas. cabe destacar que uno de los puentes más ant1guos aún ex1ste. se encuentra aún en las proximidades de la carretera entre San Juan del Río y TeqUisquiapan. Querétaro. aproximadamente unos 10 kilómetros de esta localidad
La Era Moderna ha imc1ado con el uso de la máquma de vapor, cuyo uso se amplia en el s1glo XVIII. Esto impulsa el intercambio comerc1al y el tránsito a pesar del mal estado de los cam1nos. mot1vo que obliga el cobro de cuotas de peaje para su desarrollo construcción y mantenimiento En América pnncipalmente en los Estados Unidos el desarrollo de los cammos contnbuye en buena medida a la expansión de su territorio y a su fortalecimiento económico. Los pnncipales vehículos que se emplearon fueron las dil1genc1as. que cobraron mayor auge en los primeros años del sígu1ente siglo-1800-1830- ampliando las zonas de influencia de la industria y el comerc1o.
Para el s1glo XIX se inicia el empleo de vehículos de autopropulsión, empleando la fuerza del vapor. El ferrocarnl de vapor in1c1a serviCIOS comerciales en Inglaterra entre 1825 y 1830 A partir de 1837 el ferrocarril se desarrolla hasta ubicarse a la vanguardia como med1o de transporte. incluso desplazando a los caminos a un segundo plano. A mediados del siglo pasado en los centros urbanos los s1stemas de transporte público se basaron exclusivamente en los tranvías. que Inicialmente eran propulsados por ammales, postenormente por tracc1ón mecánica y para finales del siglo ya operaban con fuerza· eléctnca. aunque en nuestro país todavía durante los pnmeros años del s1glo XX los tranvías aún empleaban fuerza animal para moverse.
El tren subterráneo también conoc1do como metro inició a operar el 10 de enero de 1863 en la c1udad de Londres. Inglaterra la c1udad de Londres, Inglaterra la ciudad más poblada del mundo en esa época. durante la cual la Gran Bretaña era reconocida como uno de los paises de mayor libertad comerc1al en toda Europa que se manifestó en integración de mercados. rápidos aumentos productividad, nuevas tecnologías de fabricación y el cons1gu1ente desarrollo de su mdustna nac1onal. En los años 1867 y 1882 las ciudades de Nueva York y Ch1cago. construyeron sus respectivos trenes subterráneos.
Al !mal del s1glo XIX hace su apanción el automóvil con motor de gasolina y su impulso como vehículo part1cular prop1c1a la construcción y mejoras de los caminos. que por otra parte requieren de ciertas condiciones que hasta ese momento no se les había exigido, en razón de las características de los mismos vehículos.
Ciertamente podemos deCir que el vehículo automotor nace con el siglo XX, ya que si bien apareció a finales del s1glo XIX, en sus inicios fue considerado como un artefacto de lujo y deporte. además que encontró senos obstaculos por las malas condiciones de los
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cammos y la existencia de leyes anacrónicas. poco acordes a las necesidades que su uso planteaba. no sólo a sus prop1etanos smo mcluso a los gob1ernos locales. además de la natural oposición de las empresas y los particulares habituados al ferrocarnl y los carruaJes tirados por an1males. por lo que hubo de esperar para su florecimiento hasta principios del siglo XX
En resumen. el hombre apareció en la Tierra hace unos 100.000 años, sólo hace unos 10.000 años conoció la agncultura y apenas hace 6.000 años estableció los pnmeros centros de C1V1Iizac1ón urbana. Observamos también que la apanc1ón del vehículo de combustión interna tal como ahora lo conocemos tiene tan sólo poco más de 100 años. esto representa apenas el O 1 % del tiempo en la vida del ser humano Concluimos entonces que el vehículo es una novedad recién incorporada a nuestra vida.
El pnmer registro de automóvil en nuestro país se realizó en el año de 1898 en la ciudad de Monterrey. N.L por Andrés Sierra González quien lo conduJo para su propietario el millonario Manuel Cuesta. de la población de El Paso, Texas y llevado a la ciudad de GuadalaJara. El auto era francés. marca Delaunay Belleville. hecho a mano en las fábncas de Curv1er. en Tolón
El impacto que rec1bió este med1o de transporte puede verse claramente en el incremento tan extraordinario que ha tenido el número de vehículos a través de los años. según lo muestra la tabla 1. considerando el total de vehículos. que incluye automóviles. autobuses y camiones Como puede observarse en 1898 se registraba el primer vehículo en México, m1entras que en Estados Unidos ya se contaba con 800 vehículos. A partir de 1940·se t1enen registros comparativos con el total en el mundo. marcando en este año· para Mex1co 145.708 vehículos. para Estados Unidos 32.453.233 y para todo el mundo 45.422.411 Ya en el año 1989. se registraron en el mundo un total de 536.278.520 vehículos correspondiendole a México 7. 795,000 (el 1.45%) y a Estados Unidos 183 468.000 vehículos (el 34.21%) del total
Durante los últ1mos 80 años. prácticamente desde 1910, el vehículo de motor por su mcremento vert1g1noso ha expenmentado cambios extraordinarios. Inició su v1da siendo un artefacto de luJO y deporte. al que no se le daba ri1ayor Importancia; del que nadie 1magmaba que llegaría a inflwr tanto en la economía del transporte.
El vehículo de motor ha mostrado sus cambios pnncipalmente en su potencia, velocidad y comod1dad A través de su h1stona. la potencia del motor de gasolina se ha Incrementado en una relac1ón aprox1mada de 1 a 1 O. Esto por supuesto ha permitido incrementar su capac1dad de carga. Hoy en día un gran porcentaje de los bienes y comestibles de las c1udades es transportado en cam1ones y la mayor parte de la población es transportada en autobuses y automóviles
La veloc1dad tamb1en ha variado extraordinariamente, al pasar del promedio de velocidad de 13 Kilometros por hora en 1895 a una velOCidad promedio actual de 200 Kilómetros por hora. o b1en la veloCidad promediO que pueden desarrollar los automóviles que superan 100 Kilómetros por hora. cuando no ex1sten restricciones en la carretera. En materia de comunidad. el automóvil se ha transformado de un vehículo frágil, ruidoso, humeante y saltarín. en una cómoda herramienta en que el usuario recorre cientos de Kilómetros s1n ru1dos y min1ma fat1ga.
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Como podemos ver entonces la presencia del vehículo en la human1dad es muy reducida s1 la comparamos con la presencia del hombre en la t1erra, aunque los avances realizados en materia de construcc1ón de caminos han sido vertiginosos atend1endo el desarrollo tecnológ1co de los automóviles como a sus propias necesidades.
1.1.2 Conceptos
La Ingeniería de Tránsito. se presenta en la actualidad como uno de los modos esenciales en la planeación y solución a los problemas viales de grandes urbes como la Ciudad de Méx1co. El D1stnto Federal. ha tenido un desarrollo poblacional que sobrepasa la planeación de d1chas vialidades. por lo que ahora. es indispensable buscar alternativas que desahoguen los confi1ctos de tráns1to que se presentan diariamente y que se deben a tres factores básicos: La cultura y hábitos de los usuarios. las condiciones fis1cas de avenidas. calzadas. etc .. y la mala o nula planeación de vías públicas.
La s1gu1entes def1mciones citadas por W.S. Homburger. han sido tomadas del Instituto de Ingenieros de Transporte (ITE). tienen la finalidad de ofrecer al lector una base que le perm1ta 1n1ciar con claridad la presente lectura.
• Ingeniería de Transporte: "Aplicación de los principios tecnológicos y científicos a la planeac1ón. al proyecto funcional. a la operac1ón y a la administración de las d1versas parte de cualqu1er modo de transporte. con el fin de proveer la movilización de :.; personas y mercancías de una manera segura. rápida, confortable, convemente. económ1ca y compat1ble con el medio ambiente".
• Ingeniería de Tránsito: "Aquella fase de la lngemeria de Transporte que tiene que ver con la planeación. el proyecto geométrico y la operación del tránsito por calles y · · carreteras. sus redes. termmales. t1erras adyacentes y su relación con otros modos de :.
' transporte".
El glosario de térmmos del Sistema Metropolitano de Transporte. ofrece las sígwentes defm1ciones·
• Tráfico: S1gníf1ca la acción de comerciar con bienes. que involucran movimiento o no • Transito: Se refiere al desplazamiento fis1co de vehículos ylo peatones a lo largo de
una via pública • Transporte: Es el Traslado de personas. ammales y mercancías de un lugar a otro.
En este último caso por su alcance puede ser: Urbano. suburbano. foráneo. regional. nac1ona1 e Internacional Por su utilización: ColectiVO o individual; y por su elemento: de carga o de pasa¡eros
Como se puede apreciar. la Ingeniería de Tránsito es una disciplina de la Ingeniería de Transporte. Y el Proyecto Geométnco es una etapa de la Ingeniería de Tránsito.
El Proyecto Geométnco de las calles y carreteras. es el proceso que ha de determinar la relación entre los elementos físicos de las calles y las características de operación de los vehículos. Es en este proceso donde el Agente de Tráns1to requiere mayor información que le permita part1c1par por su experiencia en campo, en la planeación o modificación de las calles para resolver los confi1ctos viales.
Es necesano resaltar que el Proyecto Geométrico requiere del uso de las Matemáticas, la Fís1ca y la Geometría. por consiguiente. una calle o carretera queda definida geométricamente por el proyecto de su e¡e en planta (alineamiento horizontal), en perfil
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(almeam1ento vertical). y por el proyecto de su sección transversal. Lo que ex1ge del trabaJO de un especialista (Ingeniero de Tránsito), con quien seria Ideal el Agente de Tráns1to colabore para lograr a través de un grupo mterd1scipllnario el diseño de vias de comun1cac1ón que resuelvan no sólo los problemas actuales. sino. además. aquellos que se prevén en los próximos 25 años
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2. PRINCIPALES COMPONENTES DEL
SISTEMA DE TRANSPORTE URBANO
Para fines de este curso. se decidió clasificar a los elementos del s1stema de transporte urbano con base en varios aspectos. Por un lado están los usuarios del sistema. los cuales pueden cam1nar o ser ocupantes de vehículos particulares o de transporte público. Los vehículos utilizados varían según el medio de transporte y pueden circular por la v1alídad urbana o por Infraestructura propia alojada en un derecho de vía exclusivo. El concepto de demanda de transporte se trata desde el punto de vista de sus efectos en la operación del sistema de transporte urbano y de su variación diaria y cíclica. De esta manera. en las secciones subsecuentes se describen los siguientes componentes:
• El usuario.
• Los vehículos
• La demanda de transporte.
2. 1.1 El usuario.
De manera general. el usuano del sistema de transporte urbano es cualquier habitante de una ciudad que t1ene la neces1dad de desplazarse a diversos sectores de una zona urbana. como parte de sus act1vídades cotld1anas. En este sentido. el usuano puede ser clasificado en las categorías s1guíentes
• Conductor de un vehículo de transporte particular o de una unidad de transporte público.
• Pasajero de un vehículo de transporte part1cular o de una unidad de transporte público.
• Peatón.
Aun cuando. desde el punto de vista del servicio. la función de un conductor de un vehículo part1cular es diferente a la de un conductor de una unidad de transporte público, en el proyecto de los diferentes elementos de la Infraestructura vial se consideran parámetros s1mílares para ambos casos. Desde luego. el comportamiento dependerá, en buena medida, del tipo de vehículo conducido (por ejemplo. automóvil, autobús, cam1ón o bicicleta).
La Infraestructura v1al y de transporte público. así como los vehículos utilizados, se proyectan de acuerdo con las características particulares de los usuarios. Mediante un manejo eficiente del SIStema de transporte urbano se logran desplazamientos rápidos y seguros de los usuarios
El Sistema de transporte urbano debe tener como uno de sus objetivos fundamentales el proporcionar un servicio efic1ente a una gran variedad de personas. Los usuarios
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corresponden a diferentes estratos de la población. por eJemplo: niños. adultos. ancianos y personas con problemas físicos; conductores lentos y agres1vos. En este sentido. el sistema de transporte urbano debe tener la flexibilidad sufic1ente para atender debidamente a los diferentes t1pos de usuario
2. 1 1 1 Comportamiento de los conductores
En el manual de proyecto geométrico de la Amencan Associat1on of State Highway and Transportation Officials (AASHTO) de los E.U.A. (1984, p. 38-48) se presenta una descnpción amplia sobre el comportam1ento de los conductores. la cual fue tomada como punto de part1da para redactar la presente sección Es indispensable conocer las principales caracterist1cas de los conductores para lograr un proyecto y una operación eficaces de la Infraestructura vial. sobre todo en lo relacionado con su interacción con el vehículo y el resto del tránsito
Un conductor se enfrenta a m'Jiliples deCISiones en un recorrido dado, las cuales son tomadas con base en su expenencia en S1tuac1ones Similares y la influencia de una serie de factores externos. de Cierta vanabilidad. tales como la presencia de otros vehículos y las condiCiones climatológicas
La Información que percibe un conductor mfluye en su t1empo de reacción. En general, el t1empo de reacción aumenta con la complejidad de la decisión que se debe tomar y la Información recibida Cuando se espera o se prevé un suceso. tal como el cambio de luz en un semaforo. el tiempo de reacción es menor que ante una situación súbita e inesperada En este segundo caso. el t1empo de reacc1ón de los conductores puede variar de 1.0 a 4.5 segundos Entre mayor sea el tiempo de reacción mayor será la probabilidad de cometer un error en la conducción de un vehículo. Por esta razón. en el proyecto de algunos elementos de la Infraestructura vial se considera el tiempo de reacción del conductor. La respuesta de los conductores es muy variable y éstos se toman más tiempo cuando las decisiones son compleJaS o cuando se enfrentan a Situaciones Inesperadas Normalmente se utiliza un t1empo de percepción-reacción de 2 5 s para calcular las distancias de frenado de los vehículos en el proyecto geométrico de algunos elementos de la infraestructura Vial.
Segun McShane y Roess ( 1990. p 30). los tiempos de percepción-reacción de los conductores generalmente aumentan con los sigUientes factores·
• Edad.
• Fat1ga
• Problemas fis1cos.
• Consumo de substanc1as alcohólicas o drogas
Cuando una persona ha consumido substanciaS alcohólicas o drogas antes de conducir un vehículo comúnmente no se percata que su tiempo de percepción-reacción aumenta a más tres veces el correspondiente a una condición normal Esta es una de las razones por las que se incrementa sign1f1cativamente la probabilidad de accidentes viales, cuando una persona se encuentra en un estado inconvemente para conducir un vehículo.
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La velocidad de mculacíón reduce el angulo visual. restringe la visión periférica y limita el tiempo disponible para que un conductor reciba y procese ínfomnacíón El campo de vtsíón aguda o clara. en el cual se pueden leer adecuadamente los textos en una señal vtal, varía normalmente de 3 a 5 grados en el senttdo verttcal, con respecto a la línea central de los OJOS Para efectos de reconocimiento de formas y colores, el campo de vís1ón aumenta entre 1 O y 12 grados El campo de la visión penfénca varía entre 120 y 180 grados para la mayor parte de las personas. Estos aspectos deben ser considerados en el proyecto geométnco de la infraestructura vial y del señalamtento Vtal. Se debera evitar saturar de ínfomnación al conductor. con el fin de reductr la posibilidad de errores de su parte, pero al mismo tiempo se debera proporc1onar la información suficiente para auxílíarlo a guiar correctamente su vehículo
2. 1. 1. 2 Características bils1cas de los peatones
Desde el punto de vista de la tngeníería de transito, es importante constderar la presencia de los peatones en las ínmedtactones de las intersecciones. utíhzadas generalmente por éstos para cruzar la vía El ttempo de cruce de los peatones es nomnalmente un parametro con el que se fija el tiempo mínimo de luz verde de los semaforos.
Para fines del analísts de programación de los semáforos comúnmente se considera una velocidad en marcha de los peatones de 1 O a 1 5 m/s y un ttempo de reacción de 5.0 a 7.0 1
segundos. De lo anterior. resulta que en vías anchas los tiempos mínimos de luz verde son'' relativamente largo-~. 1nclus1ve ante escasos fluJOS vehículares. Aun cuando en ciertas horas se puede considerar 1nefic1ente para los vehículos automotores este tipo de programación de los semaforos. la misma es necesaria para garantizar la seguridad de los peatones
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'' En el proyecto y la operación de la Infraestructura vial se deben tomar en cuenta las;r características de diversos t1pos de peatones. Nomnalmente. éstas quedan incluidas en los'· intervalos de valores 1nd1cados en el párrafo anterior para la velocidad de marcha.
En algunos casos en que se presentan elevados volúmenes peatonales y serios conflictos de los transeúntes con los vehículos automotores. puede ser necesario construir pasos peatonales a desnivel o Implantar medidas específicas para garantizar la seguridad de las personas que Circulan a p1e
2. 1. 2 Los vehículos.
De acuerdo con el manual de proyecto geométrico de la AASHTO (1984. p. 19-38) las características físicas de los vehículos y sus dimensiones son parámetros de control para el proyecto geométnco de la Infraestructura v1al. En general. se establecen vehículos representativos de cada categoría princ1pal, a los cuales se les denomina vehículos de proyecto Estos vehículos tienen el peso. las dimensiones y las características de operación utiliZadas para fiJar las vanables de control para el proyecto de la infraestructura vial, de tal manera que representen a todos los vehículos de la categoría respectiva.
En cuanto a las categorías básicas de vehículos. la pnncipal división utilizada es la de automóviles (o vehículos ligeros) y cam1ones (o vehículos pesados). La primera clasificación 1ncluye a los vehículos compactos. así como a todos los vehículos ligeros y las camionetas. La categoría identificada genéncamente como "camiones" abarca a las unidades senctllas de cam1ones. los buses y las combinaciones de tractocam1ón ccn semirremolque. Para el
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proyecto de cualquier elemento de la infraestructura vial normalmente se selecciona un vehículo critico de c1erta categoría.
0 EL VEHÍCULO Y EL DISEÑO DE PROYECTO DE CALLES Y CARRETERAS. , Características de los Vehículos de Proyecto.
Las normas que rigen el proyecto de calles y carreteras se fundamentan en gran parte en las dimensiones y características de operac16n de los vehículos que por ellas Circulan
El vehículo de proyecto. es aquel tipo de vehículo hipotético, cuyo peso. dimensiones y características de operac1ón son utilizados para establecer los lineamientos que guiarán el proyecto geométnco de las carreteras. calles e intersecciones, para que por éstas Circulen los vehículos con segundad.
En general. para efectos de proyecto. se consideran dos t1pos de vehículos de proyecto: los vehículos ligeros o liv1anos y los vehículos pesados, clasificados éstos en camiones y autobuses Las principales caracterist1cas para su clasificación están refendas al rad1o mínimo de g1ro y aquellas que determ1nan las ampliaciones o sobreanchos necesarios en las curvas honzontales, tales como distancia entre ejes extremos, ancho total de la huella y vuelos delantero y trasero.
Las sigUientes imágenes en conjunto con la tabla. muestran las características de los vehículos de proyecto que deben tomarse en cuenta en el proyecto geométrico de carreteras. calles e mtersecc1ones
Figura 2.1. Vehículos de Proyecto
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Tabla 1. Características de los vehículos de proyecto
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Igualmente. podrán ser utilizados en aquellas áreas urbanas con intersecciones a nivel sobre calles arteriales. stempre que se dtsponga de carriles de cambio de velocidad y que las vueltas de camtones sea ocasional.
Por lo general el vehiculo pesado de proyecto se utiliza en terminales de pasaJeros y de carga. donde se espera una alta ctrculactón de autobuses y camiones. efectuando maniobras descenso y descenso de pasajeros y carga y descarga de mercancías. Tambtén se pueden uttltzar en autopistas y arterias rápidas. stempre que sea grande el numero de mov1m1entos de vueltas
, Radio y peralte de curvas.
Las vueltas que se realizan a veloctdades tnfenores a los 15 km/h se constderan como vueltas a baja velocidad. Esta situación se presenta generalmente en Intersecciones agudas. donde el radto de las curvas es controlado por las huellas de gtro minimas de los vehiculos
Se constderan como vueltas a alta velocidad aquellas que efectúan a velocidades cercanas al 70% de la veloctdad de proyecto Esta condición se presenta en las curvas a campo abierto y en las curvas de los enlaces en Intersecciones importantes. donde el radio de ellas es controlado por el peralte y la fricctón lateral entre las llantas y la superftcte de rodamtento. Cuando un vehiculo cambta su trayectoria de movimtento recttlineo. ·se stente una fuerza" que ttende a conservar el movtmiento en linea recta. A este tmpulso intctal se le llama erróneamente. fuerza centrífuga.
Un vehículo se sale de una curva por dos razones que pueden ocurrir tndependtentemente. o simultáneamente: ya sea porque el peralte de la curva no es suftctente para contrarrestar la veloctdad o porque la fncción entre las ruedas y el pavtmento falla y se produce el "derrape" o deslizamiento Las pnncipales causas por las que un vehículo derrapa en las curvas son debido al hielo, arena y agua sobre el pav1mento Cuando un vehículo se desplaza a lo largo de una curva horizontal. actúa sobre él la fuerza centrifuga que tiende a desvtarlo hacta a fuera de su trayectoria normal. y altera su mov1m1ento en linea recta Según las leyes de la dtnámica. la magnitud de esta fuerza es·
(F=mo)
a = Aceleractón radtal
La relac1ón entre la masa m y la aceleractón radtal a es·
p m=-
Donde:
v"= Velocidad del vehículo
Por lo tanto.
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En esta ult1ma expresión. se puede ver que para un mismo radio R. la fuerza centrífuga F es mayor si la veloc1dad v es mayor Esto hace que el efecto centrífugo sea más notable. La umca fuerza que se opone al deslizamiento lateral del vehículo es la fuerza de fricción Ft entre las llantas y el pavimento Esta fuerza por sí sola. generalmente a velocidades altas. no es suficiente para 1mpedir el deslizamiento transversal. Por lo tanto, será:; necesario buscar" un complemento. inclinando transversalmente la calzada. Esta·;, InClinación denominada sobreelevación. junto con la friCCIÓn y el peso propiO del vehículo, eliminan el efecto centrifugo. ofreciendo la estabilidad del vehículo en la curva.
La cond1ción necesana para que el vehículo no se deslice transversalmente, se plantea,, así La resultante paralela al pav1mento(Fx-Px) actua hacia la izquierda, por lo que debe:¡ ser contrarrestada por la fuerza de fncc1ón transversal. Ft. entre las llantas y el pavimento; y que actua hacía la derecha. Esto es: ·
F, - 1', = /·~
Pero tamb1én se sabe que.
Fuerza de fncción = Fuerza nonnal · ft (ft. fuerza de rn·cción)
F=(F+f>)f 1 1 ' • 1
Como es necesario fijar una sobreelevación máxima. smax. se usa el 12% en aquellos lugares donde no existen heladas m nevadas y el porcentaje de vehículos pesados en la comente de tránsito es mínimo: se usa el 10% en lugares en donde Sin haber nieve o h1elo se llene un gran porcenta¡e de vehículos pesados: se usa el 8% en zonas donde las heladas o nevadas son frecuentes y. finalmente. se usa el 6% en zonas urbanas.
En cuanto al proyecto geométnco en planta de la tnfraestructura vtal, las principales variables revtsadas son el radío mínimo de g1ro. el ancho y la longitud totales, así como la trayectoria del contorno externo del vehículo de proyecto al dar un giro. Desde luego, nonmalmente se uttlizan a los camiones para estos fines. dado que estos vehículos son los que requieren de mayores dimensiones al circular. pnnctpalmente en las maniobras de gtro.
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Las tasas de aceleractón y desaceleractón de los vehículos pesados a menudo rigen como parametros crittcos para el proyecto de ctertos elementos de la infraestructura vial Estas vanables se uttltzan frecuentemente para establecer las dtmensiones de elementos tales como las Intersecciones. los enlaces de acceso a las vías rapidas, los carriles adtctonales para tramos con pendientes positivas prolongadas. y las "bahías" para las paradas de buses, en las que se realiza el ascenso y descenso de pasajeros. En el caso de los camiones. las altas relactones peso/potencia se traducen en las condiciones mas desfavorables de operación y generalmente se presentan en los vehículos sobrecargados que exceden los limttes legales de peso
La presencta de vehículos con diferentes capacidades de aceleración en el tránsito mixto es una causa frecuente de que no se logre un manejo eficiente de la infraestructura vial Estos problemas se perctben mas claramente en las Intersecciones semaforizadas en que se presenta una alta proporción de vehículos pesados en el transito y se agravan aun mas en el caso de tramos con pendtente longitudmal posittva.
Dependtendo de la relactón peso/potencta de los camiones. se establece la longitud maxima de los tramos con pendiente posittva. Esta longitud debe ser tal que no se presente una dismmución excesiva en la velocidad de circulación del vehículo pesado de proyecto En las normas de proyecto geométnco es común que se espectfique una longttud critica para los tramos con pendiente positiva. En aquellos casos en que se registran elevados volúmenes de vehículos pesados. se puede constrwr un segundo carril de ascenso para que los demás vehículos mantengan una veloCidad aceptable de circulación
2. 1. 3 La infraestructura vial y de transporte público.
Los vehículos parttculares Circulan por la vtalidad urbana y las carreteras. En general. los autobuses de transporte público tambtén utilizan la m1sma infraestructura. aunque en algunas ocastones dtsponen de vías o carnles exclustvos. Los medios de transporte público para grandes volúmenes de pasajeros. tales como el tren ligero o el metro normalmente mculan por tnfraestructura propia y separada del resto del tránsito vehicular.
El derecho de vía del transporte público puede ser compartido. semiexclus1vo y exclusivo. El pnmer caso corresponde a los autobuses que utilizan la infraestructura vial para circular y la comparten con los otros t1pos de vehículo Los carriles y vias exclus1vos son ejemplos del derecho de vta sem1exclusivo. en los que existe un control del acceso, pero se aprovecha la vtaltdad extstente El metro y los trenes interurbanos generalmente circulan por derecho de V la exclUSIVO
2 1 3 1 Panes integrantes del camino y especificaciones de la sección transversal y e/ almeanuento
La estructuración de los cammos debe hacerse de manera que los esfuerzos que lleguen a los matenales con que estan constrUidas sean menores que los que pueden resistir, sin fallas nt deformaciones aprectables.
Las secciones transversales tip1cas de una vía terrestre son tres: en terraplén, en cajón y en balcón o m1xta
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Ho!T"bro
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Figura 2.2 Sección transversal ti pica en corte
N:;. Supe rfioe d9 rottamlen\o
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~ ..... Ot••era Bustamante ¡::ernanao ESTRUCTURACIOt. DE VII.:..S TERRESTRES MexiCO, 1996
Una terraceria es el volumen de materiales que es necesario excavar y que sirve como relleno para formar la obra
Las terracerias t1enen dos partes la inferior o cuerpo del terraplén y la superior o capa subrasante. con un espesor mínimo de 30 cm y que se coloca independientemente de la secc1on t1po que se tenga El material de esta capa debe cumplir con nonmas de resistencia mimma. expans1ón min1ma y otras características acordes con las funciones que tendra la estructura El uso de la capa subrasante es una aportación de la ingeniería mexicana de vías terrestres a la pract1ca mundial
Cuando los caminos tienen un volumen de transito mayor que 5 000 vehículos diarios, los 50 cm superiores del cuerpo del terraplén forman la capa subyacente.
Se define como pav1mento al conJunto de capas de materiales seleccionados que reciben en forma directa las cargas de transito y las transmiten a las capas inferiores, distnbuyéndolas con uniformidad Este conJunto de capas proporciona también la superf1c1e de rodamiento, en donde se debe tener una operación rapida y cómoda.
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• Almeam1ento vertical
El alineam1ento vert1cal es la proyección del desarrollo del centro de linea de una vía terrestre sobre un plano vertical; sus elementos son las tangentes verticales y las curvas verticales
Las tangentes verticales están defm1das por su longitud y su pendiente (la longitud del proyecto geométnco es la distancia honzontal entre sus extremos). La prolongación hacia delante de una tangente y la prolongación hacia atrás de la tangente sigUiente se cortan en un punto de Inflexión vert1cal (PIV). cuyos elementos son el cadenam1ento y la elevacion
Para proyectos del alineamiento vert1cal se definen tres tipos de pendientes de las tangentes verticales mínima, gobernadora y máxima. La mimma se requ1ere para asegurar el drenaje de la corona del camino y se especifica de 0.5%. La pendiente gobernadora. en teoría, se puede mantener en forma mdefinida a lo largo de todo el trazo. La pendiente máxima es la mayor que se puede usar en un proyecto Las pendientes mayores que la gobernadora. mcluyendo por supuesto a la máxima, sólo se pueden usar en las longitudes criticas. tanto la pend1ente gobernadora como la máxima se especifican en función del tipo de camino y de la topografía de la zona. De hecho el proyecto del alineamiento vert1cal estará const1tuido por una combinación de pendientes verticales que dentro de las alternat1vas estudiadas. hará que el t1empo de recorrido sea el menor.
Figura 2.3 Forma de curvas verticales y sus elementos.
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C~VAS VER11CAU:S EN COLU'JPIO
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• Alineamiento honzontal
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El almeamiento honzontal es la proyecctón del centro de la linea de una obra vial sobre un plano honzontal Sus elementos son tangentes y curvas horizontales. La posición de los puntos y elementos de un proyecto geométnco, tanto en planta como en elevación, está ligada a los datos geodéstcos del banco más cercano a la nueva obra.
Las tangentes del alineamtento horizontal tienen longttud y dirección. La longitud es la dtstancta extstente entre el fin de la curva horizontal anterior y el principio de la curva stgutente: la dtrección es el rumbo.
La longitud mínima de una tangente honzontal es aquella que se requiere para cambtar en forma conventente la curvatura. la pendtente transversal y el ancho de la corona. En teoría, la longttud máxima puede ser indeftnida, pro ejemplo, en las zonas muy llanas; sin embargo, en estas regtones se limtta a 15 km por razones de seguridad, ya que las longttudes mayores causan somnolencta y dañan los ojos de los operadores.
Es posible que se presenten accidentes graves en los terrenos donde se puedan tener tangentes de mayor longttud que la señalada, por lo cual es conveniente tntroducir~
bayonetas con dos o tres curvas amplias a distancias de aproxtmadamente 15 km, enj donde más convenga para cumplir con la condición antenor.
Dos tangentes consecutivas del alineamiento horizontal se cruzan en un punto de tnflextón (PI). formando entre si un ángulo de deflexión ("'). que esta constituido por la continuactón de la tangente de entrada hacta delante del PI y la tangente de salida
Figura 2.4 Elementos de la curva circular simple
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2 1. 3. 2 Pnnctpales caracteristicas de la vialidad urbana
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El propós1to de este numeral es el de presentar los lmeamentos generales del diseño de los elementos de infraestructura vtal urbana (vias. intersecciones y demas elementos de Infraestructura de transito y transporte) tratados en forma introductoria, sin abordarlos en forma exhaustiva Es deCir que sedaran los elementos estnctamente Indispensables para la soluctón de los problemas cot1d1anos segun los criterios mas frecuentes entre los espectailstas del ramo. Este tema es muy complejO para poder abarcar en detalle los critenos y líneamtentos de dtseño.
Es necesano llamar la atención hac1a la necestdad de ampliar las perspeCtivas en el proceso de comprensión de la problematica del dtseño de los elementos v1ales. ya que facíltta la comunicación entre ingenteros. administradores viales y el público en general. lntctalmente es necesario hacer una clasificación y/o jerarquización de las vías. la cual se puede enfocar desde dtversos puntos de v1sta. a saber:
• Clastftcactón por las características geométncas Influye en el tipo de d1seño
• Clasiftcactón por numeración de rutas para la operación del transporte
• Clas1f1cación administrativa para la as1gnación de responsabilidad y financiamiento
• Clastftcactón functonal. segun el caracter del servtcio que prestan al transito.
Esta ulttma clasificacion es la mas comun. por lo que se utiliza para los propósitos tngentertles En este numeral se presentaran las categorías de vías urbanas cornentemente uttltzadas segun cnteno de la AASHTO.
• El concepto de la clasificación funcional
El ststema de clasiftcación functonal agrupa las vías y avenidas de acuerdo con el caracter del servtcio que proporcionan segun la categoría de los viajeS y se basa en la ¡erarquia de sus movtmientos y sus componentes En la mayoría de los v1ajes. los movtmtentos realizados pasan por se1s etapas 1) Pnncipal, 2) Transición. 3) Dtstnbucton. 4) Recoleccton. 5) Acceso y 6) Term1nac1ón.
En una red vtal donde se pueden observar las diferentes etapas de los v1ajes. si se supone que IniCialmente el vtaje viene por una autopista donde los movimientos de los vehículos son tntnterrumpidos y a alta veloctdad (movimiento pnncipaf), al acercarse a su destino. el vehículo reduce la veloctdad en las rampas de la autop1sta (carnles de deceleractón). que actua como calzada de transictón. Los vehículos entran luego a vías artenas (tnfraestructura de dtstribuctón) a veloctdades moderadas que lo acercan a su desttno Luego entran a una vía colectora que lo Introduce al vecindano y fmalmente entra a una vi a de acceso local que lo lleva dtrectamente a las residencias individuales o a un punto termmal aproptado. donde estactona el vehículo. Para cada etapa del viaje se dtseña una infraestructura especifica para que cumpla su función. La jerarquía de los movtmtentos se basa en la mtensídad del trans1to. la cual es maxíma en las autopistas y mintma en las vías locales
Muchas veces no se neces1tan las instalaciones intermedias. pero se debe garantizar la funcionaltdad del sistema. pues de lo contrano se presentaran conflictos y congestiones, espectalmente en los puntos. donde son m adecuadas las transiciones. Cada categoría functonal también esta relacionada con un rango de ve:ocidades. La necesidad del
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diseño para todas las etapas de la ¡erarquia del movimiento varia con el tamaño del generador del tránsito Para los generadores relativamente pequeños, se pueden acomodar dos o más etapas en una m1sma mstalación, m1entras que para los grandes generadores de tránsito cada etapa de movimiento debe tener una instalación func1onal separada.
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Las func1ones o roles fundamentales que deben cumplir cada uno de los tipos de vías. urbanas son los s~_gu1entes:
• Acceso a la propiedad. Es un requenm1ento f1jo de un área determinada.
• Movil1dad de viaje. Se puede proporcionar a diferentes n1veles de servicio, Incorporando varios elementos cualitativos, tales como la comodidad del via¡e y l<j• ausenc1a de cambios de velocidad. pero los factores básicos son la velocidad de· operación y el tiempo de viaje.
Como se puede deducir. las arterias que s1rven a los movimientos principales o de distribución se caractenzan por el alto nivel de movil1dad para los movimientos de paso a través de la c1udad Las vias colectoras ofrecen aproximadamente un servicio balanceado para las dos funciones. y las vias locales prestan un servicio de acceso a las propiedades. Las áreas rurales y urbanas t1enen basicamente características diferentes debido a la densidad y t1pos de usos del suelo. a la densidad de la red de vias y autopistas. a la naturaleza de los patrones de viaje y a la manera como se interrelacionan.
En resumen. la mayor parte de los v1a¡es de una zona urbana se efectúan a través de la v1al1dad urbana. la cual está compuesta por una serie de tramos viales y de Intersecciones de d1ferentes t1pos. Por lo tanto. desde el punto de vista funcional, una red vial está compuesta por los s1guientes t1pos de sistemas de vi as:
• S1stema artenal pnncipal urbano
• S1stema arterial secundano urbano
• Vias marginales pa1sajisticas
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En cada amb;ente urbano, se puede ;dentificar un sistema de vías y autop1stas en térm;nos de la naturaleza y composic;ón del tráns;to que sirve, el volumen de via¡es y la longitud dentro de toda la red v;al urbana En el Cuadro 2.1 se muestra la distnbución tip;ca de VIaJes y long;tud de las calzadas del sistema funcional para áreas urbamzadas, expresados en porcentaJe respecto al total. según el criterio AASHTO.
e ual ro 2 1 o· t ·b · · r · d 1 IS rl UCIOn IPICa e . t f os SIS emas unc1ona es ur b anos.
1 Rango Sistemas Viales 1 Volumen de viajes (%) Longitud
(%)
: S1stema artenal_pnncipal 1 40-65 5- 10 'S1stema arterial ennc1¡:>al más secunda no 1 65-80 15-25 1 S1stema de vías colectoras 1 5- 10 1 5- 10 1 S1stema de v1as locales 1 1 O- 30 / 65- 80
FUENTE AMERICAN ASOCIATION OF STA TE HIGHWAY ANO TRANSPORTATION OFFICIALS A Pol;cy on Geometnc Des;gn of H;ghways and streets Wash;ngton D.C AASHTO. 1 995 p.15
• Sistema arterial principal urbano
Este s;stema mcluye las vias de mayor Jerarquía dentro de la red vial urbana y corresponden a los corredores de mayor volumen de tránsito y a los deseos de via¡es más largos que llevan una proporc;ón alta del total de v1ajes del área urbana, aún cuando const;tuya un porcentaJe relat;vamente pequeño de la red de vías de la ciudad Por estas vías se real;zan la mayoría de los v;a¡es que entran y salen del área urbana, así como la mayoría de los movim;entos de paso a través del centro de la c1udad, así como un número signif;cat;vo de v;ajes internos entre los distritos centrales de negocios y áreas res;denc;ales de las afueras de la c;udad entre las comunidades más grandes al Interior de la c;udad y entre los mayores centros suburbanos Trans1tan por ellas las rutas de buses ;ntermunic;pales y le dan cont;nuidad a las vías rurales que interceptan el limite urbano
La antenor Sltuac1on suele provocar en estas vias problemas de congest1ón en los periodos de máx1ma demanda veh1cular. En las arterias viales de pnmer orden algunas veces se d;spone de tramos con acceso controlado. aunque nonmalmente existen intersecciones semafonzadas en las que se incorpora o sale el tránsito vehicular hacia otras vías. Es común encontrar prohibiCIOnes de estac1onamien1o a lo largo de las arterias viales. con el fin de aprovechar plenamente la secc1on transversal dispomble para alOJar carriles de circulación.
Las vias rap1das de acceso controlado (autopistas) son nonmalmente carreteras urbanas de carnles múltiples por las que circulan elevados volúmenes de tránsito. Los accesos y salidas de estas vias se efectúan generalmenle en sit1os específicos por medio de canriles exclusivos Las mtersecc1ones con otras vías son a desnivel, con lo que se evitan conflictos con otros fiujos Importantes y se garantiza la continu1dad del tránsito vehicular. En algunos casos las vías rápidas de acceso controlado se clasifican como parte de la vialidad pnmaria de una c1udad El pnncipal ObJetivo de las vías rápidas es el de proporcionar un servicio ef1c1ente a los viaJeS de mayor longitud en una zona urbana.
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El espaciamiento entre las artenas pnncipales urbanas esta en función de las características de densidad en el area particular de termmación del viaje. Aunque no se aplican reglas de espaciamientos. los valores normales oscilan entre un (1) kilómetro en las areas urbanas centrales altamente densificadas hasta ocho (8) kilómetros o mas en zonas urbanas escasamente desarrolladas.
Se espera que las artenas tengan un alto grado de movilidad para los viajes de mayor long1tud Por eso. se debe ofrecer altos valores de velocidad de operación y de mveles de serviCIO. Las autopistas no son por sí m1smas, una clase funcional, pero normalmente se clas1f1can como artenas pnnc1pales. aunque tiene un cnterio geométrico único y separado de las otras artenas.
En areas urbanas pequeñas (población menor a 50.000 habitantes). estas instalaciones estan limitadas en número y extensión. y su importancia se deriva principalmente por el serv1c1o proporcionado para los viajes de paso. al transito hacia las afueras de la ciudad y al transito atraído y generado dentro de la zona de mfluencia '
• Sistema arterial secundario urbano.
Este es un sistema que se interconecta con el s1stema arterial principal y acomoda los,. viajes de moderada long1tud a un mvel un poco mas bajo de movilidad que las artenas pnnc1pales. Este s1stema densifica la red vial urbana y distribuye los viajes a areas'· geograf1cas mas ·_pequeñas. Puede llevar rutas locales de buses y proporcionan cont1nu1dad entre l9s barnos. pero idealmente no penetra a los vecmdarios específ1cos El sistema incluye cqnex1ones urbanas a las vías colectoras rurales donde tales conexiones no han sido claSificadas como artenas pnncipales urbanas. · :
·' El espac1am1ento de las vías artenas secundarias puede vanar desde 0.2 km a 1 km en el/ area central de negocios de mayor act1v1dad. hasta valores de 3 a 5 km en las franjas suburbanas. aunque normalmente no es mayor a 2 km en las areas completamente desarrolladas.
• Sistema de vias colectoras urbanas
Este s1stema sum1mstra serviciOs de acceso a las propiedades y facilidad de circulación al trans1to dentro de las areas res1denc1al. comercial e mdustrial. Difiere del sistema arterial. en que las instalaciones del sistema colector puede penetrar al vecindario residencial. distribUir los viajes que v1enen desde las arterias a través del área hasta su destino final. Las vias colectoras también recogen el trans1to de las vias locales en los vecindanos residenciales y lo canaliza hacia el SIStema arterial. Una definición de una via colectora puede hacerse ref1nendose a sus limites superior e inferior, las vías arterias y las vías locales La via colectora esta entre estos dos limites: tienen funciones duales. ya que s1rven tanto para acomodar los v1ajes mas cortos y alimentar las arterias. como para proporcionar algún grado de movilidad y servir a las propiedades colindantes de uso homogéneo del suelo.
En el area central de negoc1os de mayor activ1dad y en otras áreas de desarrollo y de dens1dad de transito s1milar. el s1stema colector puede contener la red completa de vías y llevar rutas urbanas de buses.
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Este sistema comprende todas las vías no incluidas en los sistemas de mayor ¡erarquía y tiene como función bás1ca permitir el acceso d1recto a las residencias. negocios o propiedades colindantes Las vías locales ofrecen el menor nivel de movilidad y menores velocidades: el volumen de tráns1to generado por los usos del terreno aledaño corresponden a via¡es cortos y usualmente no transitan rutas de buses y no tienen continu1dad. lo que desestimula el tránsito de paso. pero sirven de conexión con las vías colectoras o de mayor ¡erarquia.
De acuerdo con el uso del suelo predominante. las vías locales pueden ser subclasificadas en residenciales o hab1tacionales. industnales y comerciales. En general, no existen prohib1c1ones Importantes de estacionamiento en las vías locales, Siempre y cuando se d1sponga de cuando menos un carril por sentido de circulación para el tránsito vehicular.
De acuerdo con la clas1ficac1ón func1onal varían las especificaciones de proyecto y operación de las vías urbanas. Al respecto. las vías pnmarias y las arterias v1ales tienen las especificaciones geométncas más estnctas. dado que se perm1te una mayor velocidad del tráns1to vehicular que en las vías colectoras y locales. además que las m1smas dan servicio a mayores volúmenes de tráns1to.
Además de las vías mencionadas. ex1sten otras vías de menor jerarquía, las cuales se descnben a continuación de acuerdo con la clasificación v1al dada por Arboleda. Vélez German (Vias Urbanas. 1984 p. 3):
• Vías marginales paisajísticas.
Corresponden a aquellas vi as paralelas a los ríos que delimitan las zonas de protección de rios. con características particulares. o localizadas en áreas con visuales paisajísticas de mterés Cumplen func1ones básicamente recreacionales y de proyección ecológica, con velocidades e mtens1dades bajas.
• Vías semipeatonales.
Corresponden a aquellas vías donde predomina el uso peatonal sobre el veh1cular. para lo cual solo se perm1te un carril vehicular mínimo de 3.0m de ancho, con bahías para el ascenso y descenso de pasajeros. separadas entre si corr.o mínimo cada 50m. Estas vi as se usan pnnc1palmente en las zonas céntricas de la c1udad donde los volúmenes peatonales son altos y existe restncc1on parcial de acceso de los ve'liculos automotores a través de la lim1tac1ón de la características geométricas. Al menos uno de los andenes presentan anclnos mayores o 1guales a 3 Om
• Vías peatonales.
Son aquellas vi as destinadas exclusivamente al uso de los peatones, o con una circulación restnng1da de vehículos automotores. los cuales deben operar a velocidades ba¡as y en determinados horanos En un área exclusivamente residencial, la d1stanc1a máxima entre vi as peatonales debe ser 100m.
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• Ciclovías.
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Son vi as destmadas ún1ca y exclusivamente para la circulación de bicicletas.
En cuanto al transporte público, este suele recibir un tratamiento preferencial en muchas c1udades. a tal grado que se le as1gnan carnles y vías exclusivas En este caso, se toman en cuenta las características particulares de la operación de los buses para el proyecto de los elementos de la Infraestructura v1al que serán ut1l1zados por las umdades de transporte público.
A lo largo de las vías en que se registre una actividad peatonal importante se deben proporc1onar andenes de ancho sufic1ente. Asimismo, es recomendable encauzar los cruces peatonales en las intersecciones. En s1tios donde se presentan conflictos importantes entre los peatones y el tránsito vehicular es nomnal que se instalen barreras en los lim1tes de los andenes para asegurar que los peatones crucen la vi a por los lugares permitidos. En la zona central de las c1udades también es común que se hagan modificaciones a los andenes y sardineles para facilitar la Circulación de personas que se desplazan en sillas de ruedas en los s1tios perm1tldos para el cruce de peatones en las intersecciones.
2. 1 3. 3 Dispos1t1vos para el control del trans1to
Otro elemento critiCO para regular la operación de la infraestructura vial corresponde a los dispositivos para: el control del tráns1to. los cuales pueden. ser agrupados en las dos categorías siguientes señalamiento vial y semáforos. Según el Manual on Uniform Traffic Control Devices for Streets and Highways. (1978). el propós1to del señalamiento v1al y de los semáforos es el de ayudar a garant1zar una operación segura de la infraestructura v1al: al faci11tar el mov1m1ento ordenado de todo el tránsito. motorizado y no motorizado. Un d1spos1t1vo ef1caz para el control del tránsito debe cumplir con los requisitos siguientes. ~
• Responder a una necesidad
• Transmitir un S1gn1f1cado claro y sencillo.
• lnsp1rar respeto por parte de los usuarios de la Infraestructura vial
• Permitir el t1empo suf1ciente para una respuesta correcta.
Las cond1c1ones anteriores se cumplen a través de la observancia de los critenos s1gwentes proyecto. colocación. operación. mantenimiento y unifomnidad. En este sent1do. ex1sten normas especificas para estas actividades en el caso del señalamiento vial y de los semáforos.
El señalam1ento v1al normalmente se divide en vert1cal y horizontal. El primero consiste en f1guras o d1bujos especiales presentados en tableros de diferentes formas Los tableros pueden quedar instalados en un poste propio o en postes utilizados para otros fines. De acuerdo con su func1ón. el señalamiento vertical es clasificado en los tipos siguientes:
• Restrictivo Se refiere a ordenamientos legales para reglamentar el tránsito vehicular, tales como limites de veloc1dad y prohibición de giro, entre otros.
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• Preventivo Sirve para advertir de Situaciones que son potencialmente peligrosas para la operac1ón del tránsrto. por e¡emplo. reducc1ón del número de carriles. cruces de ferrocarnl, etc.
• Informativo Tal como su nombre lo indica. este señalamiento proporciona información sobre la Infraestructura vial. los destrnos y servicios d1versos, entre otros aspectos
En algunos casos. tambrén se establece una clasificación ad1cional para el señalamiento vert1cal y que corresponde al empleado en obras y traba¡os de mantenimiento y construccrón de la rnfraestructura vral Para distinguirlo de los otros tipos de señalamiento vert1cal. normalmente se utiliza un fondo de color naranja en los tableros.
El rngenrero de tráns1to generalmente es el encargado de asegurar la necesidad y efectividad de los drspos1trvos de control. Existen cuatro consideraciones bás1cas para asegurarse que los drsposit1vos de control sean efect1vos. entendibles y satisfagan los requisrtos fundamentales anteriores Estos factores son:
• Proyecto: la combrnación de las caracteristrcas tales como forma. tamaño. color. contraste. composición. 1lum1nac1ón o efecto reflejante, deberán llamar la atencrón del usuano y transmrtrr un mensaje srmple y claro
• UbicaCión: el drspositivo de control deberá estar ubrcado dentro del cono visual del conductor. para llamar la atención. fac11itar su lectura e interpretación, de acuerdo con la velocrdad de su vehículo y dar el tiempo adecuado para una respuesta apropiada.
• Unifonnidad· los mismos dispositivos de control o Similares deberán aplicarse de manera cons1stente. con el fin de encontrar igual interpretación de los problemas de tránsrto a lo largo de una ruta
• Conservación· los dJspos1trvos deberán mantenerse física y funcionalmente conservados. esto es. hmpros y legibles. lo m1smo que deberán colocarse o quitarse tan pronto come e vea la neces1dad de ello.
Por lo tanto. al proyectar dispositivos de control del trans1to. lo mas importante es lograr la uniformidad de formas. tamaños. símbolos. colores. ubicac1ón. etc . de manera que satrsfagan una neces1dad. llamen la atencrón. 1m pongan respeto y transmitan un mensaje claro y leg rble
Ser1ales Preventivas
Las señales "preventrvas" av1san de un posible riesgo por un cambio en el camino. Previenen un accrdente rndicando las curvas. los cruceros y los entronques, los puentes angostos. la presenc1a de peatones. etc.
Las señales preventrvas deberan rnstalarse s1empre que una investigación o estudio de tráns1to 1nd1que que existe una condiCión de peligro potencial. Las características que pueden ¡ustrficar el uso de señales preventivas. son las siguientes:
, Cambros en el alineamiento honzontal y vert1cal por la presenc1a de curvas , Presenc1a de rntersecc1ones con carreteras o calles, y pasos a nivel con vías de
ferrocaml , Reducc1ón o aumento del número de carnles y cambios de anchura del pavimento , Pendientes peligrosas , Proxrm1dad de un crucero donde existe un semaforo o donde se debe hacer un alto
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, Pasos peatonales y cruces escolares 'r Condiciones def1c1entes en la superficie de la carretera o calle, como presencia de
huecos y protuberancias. -,. Presencia de derrumbes, grava suelta, etc. , Aviso anticipado de dispositivos de control por obras de construcción
La ubicación de las señales preventivas en sentido longitudinal será antes del nesgo que se trate de señalar, a una d1stanc1a que depende de la velocidad de aprox1mación En sentido lateral las señales se f1¡arán en uno o dos postes colocados a un lado del acotamiento en carreteras o sobre la banqueta en calles.
Seña/es Restrictivas
Las señales restrictivas recuerdan alguna restricción física o reglamentana, tales como la altura libre de un paso mferior bajo una estructura, el limite de velocidad admisible o la prohibición de estacionamiento En general, tienden a restringir algún movimiento del m1smo. recordándole la existenc1a de alguna prohibición o limitación reglamentada. Infringir md1caciones de una señal restnctiva acarreará las sanciones prev1stas por las autoridades de tráns1to.
Las señales restn~t1vas de acuerdo a su uso se clasifican en los siguientes grupos:
, De derecho de,paso o de vi;; , De mspecc1ón , De velocidad maxima o mínima , De mov1m1entos o Circulación , De mandato por restncc1ones y prohibiCiones , De estac1onam1ento
La ub1cación longitudinal de las señales restnct1vas sera en el punto mismo donde existe la restncc1ón o prohib1c1ón En sentido lateral las señales se fi¡aran en uno o dos postes colocados a un lado del acotamiento en carreteras y sobre la banqueta en calles.
Seria/es Informativas
Las señales "mformat1vas" proporcionan el dato de distanc1as respecto a los destinos, dirección de circulación. servic1os existentes a lo largo del camino y demás. Las señales mformat1vas. de acuerdo a la información que den. se clasifican en:
, De ident1f1cación , De destino , De recomendación e Información general , De servicio y turist1cas. de serviCIOS y turist1cas
Por su fmal1dad. se comprende que no sólo es indispensable que el usuano perciba el mensa¡e y cumpla con el mismo. Es necesano que el señalamiento sea el apropiado y tenga una conservac1ón adecuada Pero. sobre todo. debe ser respetado por los usuarios.
Señalamiento Honzontal
El señalamiento horizontal cons1ste en marcas hechas con pintura sobre la superficie del pavimento El color más utilizado para el señalamiento horizontal es el blanco. Como
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eJemplos del señalamiento honzontal se pueden citar las marcas sigUientes· rayas separadoras de carril. zonas de cruce de peatones. flechas de sentido de circulación y textos de los carriles exclusivos para buses. entre otras. En algunas ocas1ones. tamb1én se colocan marcas en los sardineles de los andenes para 1ndicar la prohibición del estacionamiento.
Los semaforos generalmente se mstalan en las intersecciones y se utilizan en aquellos casos en que no se puede lograr un control eficiente y seguro del trans1to vehicular y/o peatonal por med1o del señalamiento vial Son dispositivos que proporcionan indicaciones v1suales para el control del trans1to de vehículos y peatones en intersecciones. Las 1nd1caciones se hacen a través de lentes con luces de colores diferentes El color verde corresponde a la indicación de "siga" y el color rOJO a "pare"; el color ambar nonmalmente s1rve de transición entre las fases de "s1ga'' y "pare". Los lentes con luces de colores d1ferentes se ordenan vertical u horizontalmente en una secuencia convencional y preestablecida. Las maniobras proteg1das de giros derechos e Izquierdos se Indican por med10s de lentes en los que aparece una flecha
En las redes viales urbanas. normalmente los puntos mas críticos, desde el punto de vista de la operac1ón del trans1to. son las mtersecc1ones con semáforos. Dado que el manejo del trans1to depende. en buena medida. de estos dispositivos, es necesano implantar una supervisión continua para garantizar su buen funcionamiento De manera ideal. la programac1ón de los semáforos se debería adaptar dinámicamente a las variaciones de los flujos veh1culares: sin embargo. en la práct1ca. los controladores de los semáforos algunas veces perm1ten una sola programación a lo largo del di a. con lo cual se dificulta. alcanzar un maneJO eficiente del transito Bás1camente. existen tres tipos de operación de los controladores. desde el punto de vista de las programaciones disponibles
• Operac1ón preprogramada Se utilizan uno o más planes de programación en periodos preestablecidos del dia. Normalmente a cada plan corresponde una duración de ciclo d1ferente y una combinación especif1ca de tiempos de luz verde, ámbar y roja de cada una de las fases consideradas en cada una de las programaciones. Los controladores antiguos de este t1po solamente permiten una programación a lo largo del día.
• Programac1ón parcialmente accionada por el tránsito Generalmente se emplea en íntersecc1ones a1sladas en las que el transito de la via secundana varia mucho a lo largo del dia y es de poca magnitud Esta via recibe la indicación de luz verde por un t1empo mimmo preestablecido cuando se detecta la llegada de uno o mas vehículos. La via secundana puede retener el tiempo de luz verde hasta una duración máx1ma preestablecida. en caso de que se registre la llegada de vehículos adicionales.
• Programación completamente accionada por el tránsito. En este caso se dispone de detectores en todos los accesos de la intersección. Normalmente se especifican los tiempos mín1mo y maximo de luz verde de cada fase. así como la secuencia de fases. La programac1ón varia continuamente en func1ón de la demanda registrada en los detectores.
En general. los semáforos peatonales llenen dos lentes. uno de color rojo y otro de color verde Por medio de una 1nd1cación de color rojo intermitente, se avisa a los peatones que deberán acelerar su paso para cruzar la Intersección o esperar al ciclo sigUiente para efectuar esta mamobra.
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En una intersección convencionalmente se recomienda colocar dos caras de sematoro para cada acceso. Esos elementos deberán ser ubicados en lugares con buena v1sibil1dad para los diferentes tipos de vehículos que circulen por la vialidad.
Obras y O¡sposJt¡vos diversos
Son obras que se construyen y/o dispositivos que se colocan dentro de una calle o carretera o en sus 1nmed1aC10nes para protección, encauzamiento y prevención de conductores de vehículos y peatones.
De acuerdo a su función. se clas1fican en cercas. defensas. indicadores de obstaculos. mdicadores de alineam1ento. tachuelas o botones. reglas y tubos guia para vados. bordos. Vibradores. guardaganados e indicadores de curva peligrosa.
Dispos1t1vos para protecc1ón en obras
Los dispositivos para protección en obras son las señales y otros medios que se usan transitoriamente para proporcionar seguridad a los usuanos, peatones y trabajadores y guiar el trans1to a través de calles y carreteras en construcción o conservac1ón.
Se clasifican en señales preventivas. restrictivas. Informativas. canalizadores y señales; manuales.
Las señales preventivas se util1zaran para prevenir a los usuarios sobre la existencia de una s1tuac1ón peligrosa y la naturaleza de ésta. motivada por la construcción o conservación de una calle o carretera. asi como proteger a peatones. trabajadores y· equipo de posibles accidentes.
Las señales restrictivas se emplearan para mdicar a los conductores ciertas restricciones' y prohibiCiones que regulan el uso de las vías de wculación en calles y carreteras que se encuentren en proceso de construcción o conservación.
Las señales mformativas tendran por objeto guiar a los conductores en forma ordenada y segura. de acuerdo con los cambios temporales necesarios durante la construcción o conservac1ón de calles y carreteras.
Los canalizadores son elementos que se usan para encauzar al transito de vehículos y peatones a lo largo de un tramo en construcción o conservación. tanto en calles como en carreteras. para indicar cierres. estrechamientos y cambiOS de dirección de la ruta con motivo de la obra Se clasifican en barreras. conos. Indicadores de alineamiento, marcas en el pav1mento. d1spos1tívos luminosos e indicadores de obstaculos. Los dispositivos lummosos. como mecheros. lmternas. lamparas de destello y luces eléctricas. se utilizaran durante la noche o cuando la claridad y la visibilidad d1sminuyan y se haga necesario llamar la atenc1ón e indicar la exístenc1a de obstrucciones o peligros.
Las señales manuales son banderas y lamparas operadas manualmente que sirven para controlar el trans1to de vehículos y peatones en las zonas de trabajo.
2. 1 3. 4 Infraestructura para el transporte público
En general. las unidades de transporte publico de los tipos autobús, buseta y colectivo Circulan por la m1sma Vialidad que el tránsito mixto. Sin embargo existen casos en que se
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reservan carriles o vías exclusivamente para la operación de estos vehículos, como una medida de trato preferenc1al al transporte públ1co de pasajeros. Un ejemplo concreto de este tipo de acciones es la Av. Caracas en la c1udad de Santa Fe de Bogotá; a lo largo de esta 1mportante vía. se dispone de